СПОСОБ ПЕРЕФОРМОВКИ ПРОВОЛОКИ Российский патент 2011 года по МПК B21C1/00 B21D21/00 

Настоящее изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности, может быть использовано в производстве проволоки и кабельных жил для космической техники, приборов и авиастроения.

Известен способ изготовления электропроводной проволоки методом волочения (переформовки) в волочильном производстве, в котором проволока последовательно протягивается через систему фильер (волоки), вследствие чего диаметр проволоки последовательно уменьшается, а длина увеличивается (Политехническом словарь, изд. «Советская энциклопедия» (1)). Недостатком данного способа является использование большого количества фильер (волок), которые вследствие износа требуют частой замены. Кроме того, провод при волочении (переформовке) находится в условиях одностороннего растяжения, что создает опасность образования микротрещин с последующим вероятным разрушением. Во избежание разрушения необходимо уменьшать диаметр проволоки с достаточно мелким шагом, что требует большого количества фильер (волок). При проходе через фильеры (волоки) материал проволоки нагартовывается (теряет пластичность), что требует термообработки в процессе волочения.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ электропластического волочения (переформовки), предложенный и описанный в сборнике трудов IV Российской выставки «Изделия и технологии двойного применения», Троицкий О.А. «Технология применения электропластического эффекта», Москва, 2003 г., с.3. (2). В соответствии с данным способом при волочении (переформовке) проволоки через фильеру (волоку) через зону переформовки пропускается импульсный ток с плотностью, вызывающей эффект электропластичности. В результате указанного пластичность материала проволоки повышается на 30%, что позволяет уменьшить число фильер (волок), а процесс волочения (переформовки) становится более экономичным и технологичным, т.е.:

- уменьшаются усилия волочения (переформовки);

- увеличивается срок службы фильер (волок);

- уменьшается вероятность образования микротрещин и разрывов в протягиваемом проводе.

Однако указанный способ обладаем рядом недостатков, а именно:

- использование фильеры (волоки) как основного инструмента переформовки проволоки, в этом случае материал по-прежнему находится в состоянии одноосного растяжения и сохраняется вероятность образования микротрещин и разрывов;

- при пропускании тока по проволоке последняя является подвижной относительно контактных узлов, что неизбежно приводит к искрению между границами контактных зон и проводом, что приводит к электроэрозии.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение из заготовки проволоки без микротрещин с заранее задаваемой толщиной и длиной.

Указанная задача решается за счет осуществления способа переформовки проволоки, включающего воздействие на, по меньшей мере, одну заготовку силовым фактором, обеспечивающим переформовку проволоки, где в качестве силового фактора применяют импульс тока, параметры которого достаточны для создания сил радиального сжатия выше предела текучести материала проволоки.

А также за счет того, что воздействуют импульсом тока на всю длину проволоки одновременно.

А также за счет того, что заготовку закрепляют неподвижно относительно контактов, по которым на заготовку подается импульс тока.

А также за счет того, что при переформовке одновременно нескольких заготовок их соединяют параллельно друг другу.

Заявляемое решение позволяет устранить ранее указанные недостатки за счет того, что используется импульс тока, вызывающий эффект электропластичности, протекающий по неподвижной заготовке и имеющий параметры, достаточные для создания сил радиального сжатия выше предела текучести материала проволоки по всей длине прохождения тока.

Предложенное решение поясняется чертежами.

На Фиг.1 показан фрагмент цилиндрического проводника, по которому протекает импульсный ток J.

На Фиг.2 показаны силы радиального сжатия, вызываемые импульсным током.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

В качестве оборудования для переформовки проволоки импульсным током можно использовать генератор импульсного тока (ТИТ), например магнитно-импульсную установку (МИУ). На указанной установке возможно очень точно дозировать энергию, а параметры разрядного тока регулировать емкостью конденсаторов. Преимуществом данного оборудования является компактность, т.е. возможность использовать установку МИУ настольного типа с энергоемкостью до нескольких тысяч джоулей.

На магнитно-импульсной установке (МИУ) неподвижно относительно контактов, по которым на заготовку подается импульс тока, закрепляли электропроводную проволоку, выполненную, в частности, из меди с диаметром 0,5 мм и длиной 17 метров, и пропускали серию импульсов тока с энергией 300 Дж и длиной импульса 120 мкс. Воздействовали импульсом тока на всю длину проволоки одновременно. В результате пропускания семи (7) токовых импульсов длина проволоки увеличилась на 370 мм. Заготовка может быть выполнена из любого токопроводящего материала, в частности меди, алюминия, вольфрама, композитного материала и их комбинации.

При использовании в качестве заготовки медной проволоки, в частности, с сечением прямоугольной формы 3×10 мм и длиной 150 мм и при пропускании токового импульса с энергией 20 кДж через указанную медную проволоку провод переформовался в идеально круглый проводник диаметром 6 мм и длиной 160 мм. При использовании заявляемого способа при достаточной величине энергии импульса (плотности тока порядка нескольких килоампер на 1 мм² и длительности импульса не менее десятков микросекунд) заготовка активно деформируется с уменьшением сечения и увеличением длины, при этом приобретая равномерно круглое сечение по всей длине протекания тока. В случае необходимости переформовки одновременно нескольких заготовок их закрепляют в установке параллельно относительно друг друга.

Таким образом, предлагаемое решение обеспечивает процесс переформовки проволоки без применения фильер (волок). Кроме того, отсутствие в предлагаемом способе сил растяжения, т.е. проволока испытывает только радиальное сжатие, позволяет избежать возникновения микротрещин и разрывов. Получение проволоки заданной длины и толщины можно осуществить на стадии монтажа оборудования, требующего наличия указанной проволоки, в любом помещении, даже помещении малой площади, при наличии магнитно-импульсной установки.

Заявляемый способ обеспечивает большую технологическую гибкость, что дает возможность применять его в различных производственных условиях.

Настоящее изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности, может быть использовано в производстве проволоки и кабельных жил для космической техники, приборов и авиастроения. Способ изготовления электропроводной проволоки включает воздействие на заготовку импульсным электрическим током плотностью несколько килоампер на 1 мм² и длительностью импульса не менее десятков микросекунд, при этом заготовку закрепляют на магнитно-импульсной установке неподвижно относительно контактов, по которым на заготовку подается импульс тока, и воздействуют импульсом тока на всю длину проволоки одновременно для создания сил радиального сжатия выше предела текучести материала проволоки, обеспечивающих переформовку заготовки с получением электропроводной проволоки, при переформовке одновременно нескольких заготовок их соединяют параллельно друг другу. Обеспечивается получение из заготовки проволоки без микротрещин с заранее задаваемой толщиной и длиной. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ получения электропроводной проволоки, включающий воздействие на по меньшей мере одну заготовку импульсным током, отличающийся тем, что заготовку закрепляют на магнитно-импульсной установке неподвижно относительно контактов, посредством которых на заготовку подают импульс тока, воздействуют импульсом тока на всю длину заготовки одновременно и обеспечивают переформовку заготовки с получением проволоки заданной длины и толщины за счет создания сил радиального сжатия выше предела текучести материала проволоки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при переформовке одновременно нескольких заготовок их соединяют параллельно друг другу.